(57)【要約】【課題】表示領域内に気泡が存在せず、表示領域外に気泡が存在しても、気泡の熱膨張によるフレキシブル基板の隔壁からの剥離が、表示に影響しない表示素子の実現。【解決手段】可撓性の第１基板11および第２基板21と、第１基板と第２基板の間に設けられ、第１基板と第２基板の間に、表示領域に対応する密閉された第１閉空間を形成する連続した第１隔壁13と、第１基板と第２基板の間の第１隔壁の外側に設けられ、第１隔壁の外側に密閉された第２閉空間16を形成する第２隔壁14と、第１閉空間に充填された表示材料22と、を備え、第２隔壁14の少なくとも一部は、第１隔壁13より、第１基板および第２基板から剥離しやすいフレキシブル表示素子。【選択図】図４
2013117665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の第１基板および第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の間に設けられ、前記第１基板と前記第２基板の間に、表示領域に対応する密閉された第１閉空間を形成する連続した第１隔壁と、
前記第１基板と前記第２基板の間の前記第１隔壁の外側に設けられ、前記第１基板と前記第２基板の間の前記第１隔壁の外側に密閉された第２閉空間を形成する第２隔壁と、
前記第１閉空間に充填された表示材料と、を備え、
前記第２隔壁の少なくとも一部は、前記第１隔壁より、前記第１基板および前記第２基板から剥離しやすいことを特徴とするフレキシブル表示素子。
【請求項２】
前記第２隔壁の最小線幅は、前記第１隔壁の最小線幅より小さいことを特徴とする請求項１記載のフレキシブル表示素子。
【請求項３】
前記第２隔壁の最小線幅は、前記第１隔壁の最小線幅の１／２より小さいことを特徴とする請求項２記載のフレキシブル表示素子。
【請求項４】
前記第２閉空間を複数の空間に仕切るように、前記第１基板と前記第２基板の間に設けられた第３隔壁をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のフレキシブル表示素子。
【請求項５】
前記第１基板と前記第２基板の間の前記第１隔壁および前記第２隔壁の外側に設けられた第４隔壁をさらに備え、
前記第４隔壁の前記第１基板および前記第２基板との接着力は、前記第１および第２隔壁の前記第１基板および前記第２基板との接着力より大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のフレキシブル表示素子。
【請求項６】
前記第４隔壁は不連続であり、
前記第４隔壁は、前記第１基板と前記第２基板の間の前記第１隔壁および前記第２隔壁の外側に、一部が外部に開放された第３空間を形成することを特徴とする請求項５記載のフレキシブル表示素子。
【請求項７】
前記第１閉空間に設けられ、前記第１基板と前記第２基板の間隔を規制するスペーサ構造体をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のフレキシブル表示素子。
【請求項８】
前記スペーサ構造体は、前記第１隔壁と同一材料で形成されていることを特徴とする請求項７記載のフレキシブル表示素子。
【請求項９】
可撓性の第１基板および第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間に設けられ、前記第１基板と前記第２基板の間に、表示領域に対応する密閉された第１閉空間を形成する連続した第１隔壁と、前記第１基板と前記第２基板の間の前記第１隔壁の外側に設けられ、前記第１基板と前記第２基板の間の前記第１隔壁の外側に密閉された第２閉空間を形成する第２隔壁と、前記第１閉空間に充填された表示材料と、を含み、前記第２隔壁の少なくとも一部は、前記第１隔壁より、前記第１基板および前記第２基板から剥離しやすいフレキシブル表示素子の製造方法であって、
前記第１基板および前記第２基板のいずれか一方に、前記第１隔壁および前記第２隔壁を形成し、
前記表示材料を、前記第１閉空間の容量より多く、前記第１基板および前記第２基板のいずれか一方の前記第１閉空間に対応する部分に塗布し、
前記第１基板および前記第２基板を位置合わせして、前記第１基板と前記第２基板に貼り合せ圧力を、前記第１基板および前記第２基板の一方の端部から他方の端部に向かって順次印加することにより、前記第１基板と前記第２基板を貼り合せ、
余分な前記表示材料が前記第２閉空間に収容されることを特徴とするフレキシブル表示素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１基板と前記第２基板の貼り合せは、室温より高い温度条件下で行い、貼り合せ終了後前記表示素子を室温まで冷却することを特徴とする請求項９記載の表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル表示素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶やエレクトロクロミック材料などの液体の表示材料を、表面に電極を形成した基板間に挟持し、対向する電極間に電圧を印加して表示材料の状態を変化させて表示を行う表示素子が普及している。以下、液晶を使用した表示素子を例として説明を行うが、実施形態はこれに限定されるものではない。
【０００３】
現状で普及している液晶表示素子の大部分は、透明電極を形成したガラス製の基板の間に液晶を挟持したデバイスである。このような中で、樹脂等の可撓性に富んだフレキシブル基板を使用したフレキシブル表示素子の開発が進められている。フレキシブル基板を使用した表示素子は、曲げることができ、軽い、薄い、落としても破損し難い等の利点がある。さらに、フレキシブル基板を使用した表示素子の製造では、いわゆるロールツーロールの製造プロセスを適用することができ、真空中で基板の貼合を行う大掛かりで高価な製造装置を用いることなく、大気中で比較的簡易に基板の貼り合せを行うことができる。そのため、表示素子を連続的に製造することが可能であり、大量生産に適しており、製造コストを大幅に低減できる可能性がある。
【０００４】
フレキシブル表示素子を製造する場合に、２枚のフレキシブル基板の一方に、対向する２枚の基板の間隔を規制するスペーサ構造体および液晶を封止する隔壁（シール）を形成する。隔壁は、２重、３重など多重構造として、基板をより強力に支持できるようにしてもよい。一方、２枚のフレキシブル基板の他方に液晶を塗布する。その後、貼り合せ装置で、２枚のフレキシブル基板を、対向させた状態にて位置合わせし、基板の端部から中央に向かって、ローラ又はスキージにより、一対のフレキシブル基板を、液晶を介してプレスしてゆく。２枚のフレキシブル基板は、スペーサ構造体により所定間隔を保持したまま貼り合わされる。このようにして、２枚のフレキシブル基板は貼り合わされ、内部に液晶が充填される。
【０００５】
貼り合せでは、２枚のフレキシブル基板の間の表示領域に対応する空間にはすべて液晶が充填され、気泡等が無いことが要求される。そこで、気泡を、表示領域外に集める構造などが提案されている。
【０００６】
しかし、表示領域外であっても、密閉された空間内に気泡が存在している状態では、表示素子の温度が変化すると、液晶、フレキシブル基板および隔壁の材料と、気泡との熱膨張率の差により、２枚の基板間に大きな力が作用する。
【０００７】
一般に、気泡は空気などの気体であり、液晶、フレキシブル基板、スペーサ構造体および隔壁に比べて熱膨張率が非常に大きい。また、上記のような２枚のフレキシブル基板の貼り合せ後、スペーサ構造体や隔壁の硬化のためや液晶の配向状態を変えるために、表示素子を高温状態にする場合がある。表示素子が高温状態になると、気泡が膨張し、フレキシブル基板を、スペーサ構造体および隔壁から剥離する方向に大きな力が作用する。もっとも内側の隔壁とフレキシブル基板が剥離すると、隔壁間に形成された空間内の気体や不純物を含む液晶が、剥離部分を通して、もっとも内側の隔壁内、すなわち表示領域内に侵入し、気泡の形成や液晶の変色が発生し、表示欠陥を招来することになる。さらに、剥離部分が表示領域内に及ぶと、剥離部分の液晶層の厚さが他の部分と異なり、正常な表示が行えないことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−５８９０号公報
【特許文献２】特開平１１−１０９３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
実施形態は、表示領域内に気泡が存在せず、たとえ表示領域外に気泡が存在しても、気泡（気体）の熱膨張によるフレキシブル基板の隔壁（シール）からの剥離が、表示に影響しない表示素子の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の一態様によれば、可撓性の第１基板および第２基板と、第１基板と第２基板の間に設けられ、第１基板と第２基板の間に、表示領域に対応する密閉された第１閉空間を形成する連続した第１隔壁と、第１基板と第２基板の間の第１隔壁の外側に設けられ、第１基板と第２基板の間の第１隔壁の外側に密閉された第２閉空間を形成する第２隔壁と、第１閉空間に充填された表示材料と、を有し、第２隔壁の少なくとも一部は、第１隔壁より、第１基板および第２基板から剥離しやすいフレキシブル表示素子が提供される。
【００１１】
実施形態の別の態様によれば、可撓性の第１基板および第２基板と、第１基板と第２基板の間に設けられ、第１基板と第２基板の間に、表示領域に対応する密閉された第１閉空間を形成する連続した第１隔壁と、第１基板と第２基板の間の第１隔壁の外側に設けられ、第１基板と第２基板の間の第１隔壁の外側に密閉された第２閉空間を形成する第２隔壁と、第１閉空間に充填された表示材料と、を含み、第２隔壁の少なくとも一部は、第１隔壁より、第１基板および第２基板から剥離しやすいフレキシブル表示素子の製造方法であって、第１基板および第２基板のいずれか一方に、第１隔壁および第２隔壁を形成し、表示材料を、第１閉空間の容量より多く、第１基板および第２基板のいずれか一方の第１閉空間に対応する部分に塗布し、第１基板および第２基板を位置合わせして、第１基板と第２基板に貼り合せ圧力を、第１基板および第２基板の一方の端部から他方の端部に向かって順次印加することにより、第１基板と第２基板を貼り合せ、余分な表示材料が第２閉空間に収容されるフレキシブル表示素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
実施形態によれば、基板間の高い接着性を確保すると共に、表示材料を封止する隔壁等の剥離による表示への影響を比較的簡素な構成で確実に防止し、隔壁による表示材料の確実な封止を可能とする信頼性の高い表示素子が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１実施形態の液晶表示素子を形成する第１のフレキシブル電極基板を示す図であり、貼り合わされる前の状態を示す。
【図２】図２は、第１実施形態の液晶表示素子を形成する第２のフレキシブル電極基板を示す図であり、貼り合わされる前の状態を示す。
【図３】図３は、液晶表示素子の製造装置を用いて両基板を貼り合せる様子を模式的に示す概略断面図である。
【図４】図４は、作製された液晶表示素子を示す模式図であり、（Ａ）が貼り合わされた両電極基板を透視して示す概略平面図であり、（Ｂ）が概略断面図である。
【図５】図５は、第２実施形態の液晶表示素子を示す模式図であり、（Ａ）は貼り合わされた両電極基板を透視して示す概略平面図であり、（Ｂ）は隔壁部分の拡大図である。
【図６】図６は、第３実施形態の液晶表示素子を示す模式図であり、（Ａ）は貼り合わされた両電極基板を透視して示す概略平面図であり、（Ｂ）は隔壁部分の拡大図である。
【図７】図７は、第４実施形態の液晶表示素子を示す模式図であり、（Ａ）は貼り合わされた両電極基板を透視して示す概略平面図であり、（Ｂ）は隔壁部分の拡大図である。注入口１８の封止方法を説明する図である。
【図８】図８は、第５実施形態の液晶表示素子を示す模式図であり、（Ａ）は貼り合わされた両電極基板を透視して示す概略平面図であり、（Ｂ）は隔壁部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施形態を説明する前に、多重の隔壁（シール）が形成された２枚のフレキシブル基板をロールツーロールの貼り合せ装置で貼り合せて液晶表示素子を製造した場合の問題点について考察する。
【００１５】
貼り合せでは、２枚のフレキシブル基板の間の表示領域に対応する空間にはすべて液晶が充填され、気泡等が無いことが要求される。ロールツーロールの貼り合せプロセスでは、一方のフレキシブル基板上に液晶を一様に塗布した後、対向して配置された２枚のフレキシブル基板の一方の端部から中央部、さらに他方の端部に向かって順に、ローラ又はスキージによりプレスしていく。ここで、塗布する液晶の量は、貼り合せた２枚のフレキシブル基板間の形成される液晶層の容量より若干多くする。これにより、接着させるための圧力の印加に伴って、少量だけ余分に塗布された液晶は、余分な分が一方の端部から他方の端部に向かって移動すると共に、一部が隔壁の外側に溢れ出る。
【００１６】
液晶は高価である上に、隔壁外に出た液晶は、他の部分の汚れなどの原因となる。そのため、隔壁外に溢れ出る液晶はできるだけ少量であることが望ましいが、表示領域内に気泡等が生じないようにするためには、ゼロにはできない。そのため、貼り合せプロセスでは、少量の液晶が表示領域から溢れ出ることを許容することにより、安定して表示領域内を液晶で完全に充填させることができる。
【００１７】
前述のように、隔壁を多重構造とすることにより、基板をより強力に支持できると共に、液晶をより確実に密閉可能である。多重構造の隔壁のもっとも内側の隔壁と２枚のフレキシブル基板により囲まれる空間に表示領域に対応する液晶層が形成される。この多重構造の複数の隔壁間に形成される空間に、もっとも内側の隔壁の外に溢れ出た液晶を収容することが考えられる。これにより、内側の隔壁の外に溢れ出た余分な液晶は、複数の隔壁間に形成される空間に収容され、もっとも外側の隔壁の外に出ることが無くなり、他の部分を汚すことが無くなる。
【００１８】
この場合、隔壁間に形成される空間では、液晶と気体（空気など）が混在することが避けられない。言い換えれば、隔壁間に形成される空間では、液晶中に気泡が形成される。
【００１９】
２枚のフレキシブル基板と複数の隔壁により密閉された空間に、液晶と気体が混在した場合、温度が変化すると、特に高温状態に変化すると、気体とそれ以外の材料との熱膨張率の差により、フレキシブル基板を剥離するように力が作用する。特に、もっとも内側の隔壁とフレキシブル基板が剥離すると、隔壁間に形成された空間内の気体や液晶が、剥離部分を通して、もっとも内側の隔壁内、すなわち表示領域内に侵入し、気泡の形成や汚染により変色した液晶による、表示欠陥を招来することになる。
【００２０】
以下、表示材料として液晶を用いる液晶表示素子を例として実施形態を説明する。しかし、表示素子としては、液晶表示素子以外にも、表示材料としてエレクトロクロミック材料を含む組成液など、液体状や粘性液体状の表示材料を封入した表示素子にも適用することができる。
【００２１】
図１は、第１実施形態の液晶表示素子を形成する第１のフレキシブル電極基板を示す図であり、貼り合わされる前の状態を示す。
また、図２は、第１実施形態の液晶表示素子を形成する第２のフレキシブル電極基板を示す図であり、貼り合わされる前の状態を示す。
【００２２】
貼り合わされる前の第１のフレキシブル電極基板１１及び第２のフレキシブル電極基板２１は、それぞれ、可撓性の、即ちフレキシブルな材料（有機材料又は無機材料）からなる基板上に、所定の電極層及び他の機能層が形成される。
【００２３】
基板の材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、ポリエーテルサルフォン（PES）、ポリサルフォン（PSF）、ゼオノア（商品名）（日本ゼオン社製）、ゼオネックス（商品名）（日本ゼオン社製）、アートン（商品名）（ＪＳＲ社製）等の製品に代表されるシクロオレフィン系樹脂類を使用することができる。また、石英ガラス、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス材料を用いることができる。
【００２４】
基板は、製造時に撓ませることが必要となる。樹脂材料からなる基板では、そのヤング率は１ＧＰａ程度〜１０ＧＰａ程度であり、撓みやすい材料であるため、比較的厚めの材料まで用いることができる。基板の厚みは、材料にもよるが、１．０ｍｍ程度以下にすることが好ましい。一方、ガラス材料からなる基板では、ヤング率が６０ＧＰａ程度〜９０ＧＰａ程度と高いため、本実施形態で用いるためには、厚みを０．２ｍｍ程度以下にすることが好ましい。
【００２５】
電極総は、表示素子の駆動方式により異なる。単純マトリクス型の表示素子の場合には、例えば、第１のフレキシブル電極基板１１では基板上に縦方向にストライプ状に複数形成され、第２のフレキシブル電極基板２１では基板上に横方向にストライプ状に複数形成される。また、アクティブマトリクス型の表示素子の場合には、一方の電極層は、互いに交差するように配置されたスキャン電極およびデータ電極と、交差部に対応して設けられたＴＦＴおよび画素電極と、を有し、他方の電極層は全面にコモン電極を有する。
【００２６】
電極層は、光透過性の高いものが好ましい。電極層に用いる材料としては、公知の材料を使用することができ、例えばインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide；ITO）が代表的であるが、その他インジウム亜鉛酸化物（Indium Zinc Oxide；IZO）、酸化錫等の酸化物系の透明導電膜、細長い繊維状にした銀などの金属を網目構造に配した電極、アルミニウムあるいはシリコン等の金属電極、または、ポリアニリン、ポルフィリンなどの光導電性樹脂を用いることができる。
【００２７】
電極層上に形成される機能層は、例えば、絶縁膜、液晶分子の配列を制御するための配向膜等であり、コーティングで形成されることが好ましい。絶縁膜は、対向する電極間の短絡を防止したり、ガスバリア層として表示パネルの信頼性を向上させたりする機能を有している。配向膜には、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂およびアクリル樹脂等の有機膜や、酸化シリコン、酸化アルミニウム等の無機材料を用いることができる。
【００２８】
図１に示すように、第１のフレキシブル電極基板１１の表面上には、液晶が封止される表示領域に設けられた構造体１２と、構造体１２の周囲に設けられた第１の隔壁（シール）１３と、第１の隔壁１３の周囲に設けられた第２の隔壁１４とが形成されている。
【００２９】
構造体１２は、第１のフレキシブル電極基板１１の表示領域に配される液晶を一定の厚みに確保するスペーサとして機能する。構造体１２の形状は、液晶を均一の厚みに確保できる形状、例えばドット状、ライン状、格子状等、任意の形状に形成することができる。本実施形態では、格子状に形成する場合を例示する。
【００３０】
第１の隔壁１３は、構造体１２の周囲を囲むように形成されており、表示領域で液晶を確実に密閉封止するべく、第１のフレキシブル電極基板１１と第２のフレキシブル電極基板２１との貼り合せ時には両者が離間しないように確実に接着するものである。言い換えれば、貼り合わされた状態で、第１の隔壁１３は、第１のフレキシブル電極基板１１および第２のフレキシブル電極基板２１と、液晶が封止される第１閉空間を形成する。
【００３１】
第２の隔壁１４は、第１の隔壁１３と同じく、第１のフレキシブル電極基板１１と第２のフレキシブル電極基板２１との貼り合せ時には両者が離間しないように確実に接着するものである。貼り合わされた状態で、第１の隔壁１３および第２の隔壁１４は、第１のフレキシブル電極基板１１および第２のフレキシブル電極基板２１と、第２閉空間を形成する。後述するように、この第２閉空間は、表示領域（すなわち第１閉空間）から溢れ出た液晶を収容し、第２の隔壁１４より外側に拡散しないようにする。
【００３２】
剥離する方向に同じ力が作用した場合、第２の隔壁１４は、第１の隔壁１３より、第１のフレキシブル電極基板１１または第２のフレキシブル電極基板２１から剥離しやすくなっている。本実施形態では、第２の隔壁１４の線幅は、第１の隔壁１３の線幅より狭く、例えば１／２以下である。後述するように、第１の隔壁１３および第２の隔壁１４は、同一の材料を使用して同一の条件で形成され、同一の条件で第１のフレキシブル電極基板１１または第２のフレキシブル電極基板２１を接着する。その場合、隔壁の剥離しやすさは、隔壁の線幅にほぼ比例すると考えられる。そのため、本実施形態では、剥離する方向に同じ力が作用した場合、第２の隔壁１４は、第１の隔壁１３より、第１のフレキシブル電極基板１１または第２のフレキシブル電極基板２１から剥離しやすい。
【００３３】
本実施形態では、構造体１２、第１の隔壁１３および第２の隔壁１４は、例えば、同一材料を用いて同時形成される。構造体１２、第１の隔壁１３および第２の隔壁１４は、液晶層と略同じ厚みとなるため、２μｍ程度〜１０μｍ程度の均一な厚さ、例えば５μｍ程度とされる。２μｍ程度よりも薄いと、相対的に面内の厚さのバラツキが大きくなり、表示ムラを招く原因となる。１０μｍ程度よりも厚いと液晶の駆動電圧が高くなり、不都合である。従って、構造体１２および第１の隔壁１３の厚さを２μｍ程度〜１０μｍ程度とすることが好適である。また、構造体１２および第１の隔壁１３は、厚さが表示領域内で揃っていることが必要であり、厚さのばらつきは、液晶の駆動方法、求められる表示品質のレベル等によって異なるが、５％以下であることが好ましく、２％以下であることがより好ましい。
【００３４】
構造体１２、第１の隔壁１３および第２の隔壁１４の材料としては、アクリル系樹脂等を用いることができる。さらには、隔壁形状に形成した後に接着性を有していることが必要となる。ここで、接着力はＴ型剥離のピール強度で０．００５Ｎ／ｃｍ以上有していることが好ましい。
【００３５】
本実施形態では、材料としてフォトレジストを用いる場合を例示する。具体的には、フォトリソグラフィの技術により、第１のフレキシブル電極基板１１の表面上にフォトレジストを一定の厚みに塗布し、光照射、現像等を行う。これにより、第１のフレキシブル電極基板１１の表面上に構造体１２、第１の隔壁１３および第２の隔壁１４が形成される。
【００３６】
さらに、本実施形態においては、第２の隔壁１４の外側を囲うように、隔壁材料よりも両フレキシブル基板に対して強い接着力を有する接着壁１５を配置して、第１のフレキシブル電極基板１１と第２のフレキシブル電極基板２１を接着している。これにより、貼り合わせた両フレキシブル基板が外力により剥れることを防ぐ。
【００３７】
ここで、接着壁１５は、第２の隔壁１４の周囲に、間隙をもった不連続な形状に形成されている。間隙を有する形状としては、例えば、複数の間隙を有する破線形状、間隙で離間するように並ぶ複数のドット形状等が好ましい。これにより、第２の隔壁１４が剥離したときに放出される空気を表示素子の外へ逃がす機能を有する。即ち、接着壁１５が間隙を有しない連続した形状のものであれば、接着壁１５の内側に密閉された空間が形成され、液晶表示素子の温度が上昇したときにこの空間内の空気が膨張し、圧力上昇により第１の隔壁１３および第２の隔壁１４等の剥離が生じる可能性がある。本実施形態では、接着壁１５が複数の間隙１５ａを有する破線形状に形成される場合を例示する。
【００３８】
接着壁１５の材料としては、第１のフレキシブル電極基板１１と第２のフレキシブル電極基板２１に対して、構造体１２、第１の隔壁１３および第２の隔壁１４よりも大きな接着力を有する熱硬化性又は光硬化性の接着性に優れた樹脂等を用いることができる。用い得る樹脂の商品名の具体例としては、PS-210（三井化学社製）、TB3170B 、TB3170D、TB3170F（スリーボンド社製）、ワールドロック789（協立化学社製）、AC-A1590-VI-LV（丸紅ケミックス社製）、U1070、U1004（日本化薬社製）、フォトレックＡ-704、フォトレックＡ-782（積水化学社製）等の光硬化接着剤が挙げられる。
【００３９】
接着壁１５は、スクリーン印刷、グラビア印刷、ディスペンサ描画等の公知の方法により、第１のフレキシブル電極基板１１上に形成される。本実施形態では、接着壁１５を第１のフレキシブル電極基板１１上に形成する場合を例示するが、第２のフレキシブル電極基板２１上に形成するようにしても良い。
【００４０】
図２に示すように、第２のフレキシブル電極基板２１の表面における表示領域上には、液晶層２２が形成されている。
液晶層２２は、第２のフレキシブル電極基板２１の表示領域上に所定の液晶を塗布することで形成される。また、液晶層は第１のフレキシブル電極上に形成することもできる。
【００４１】
液晶層２２に用いる液晶としては、ネマティック液晶、強誘電性液晶、ブルー相液晶、コレステリック液晶、ポリマーネットワーク液晶等の公知の液晶を用いることができる。粘度が高い液晶は、貼り合せ時に、樹脂構造体の凹部を完全に充填し難くなることがある。また、ディスペンサで多数のドット状に滴下した場合には、空隙が残ることがある。このような場合には、貼り合するときのローラー又はスキージの走行速度を遅くして、充填される時間を確保する必要がある。または、加熱することにより、液晶の粘度を低下させてもよい。ここで、液晶の粘度は、３００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。この粘度は、貼り合せ時の液晶の粘度であり、加熱しながら貼り合せを行う場合は、加熱した状態における粘度を意味する。
【００４２】
第２のフレキシブル電極基板１２上に液晶を塗布する方法としては、ディスペンサ塗布、インクジェット印刷、スリットコータ、ダイコータ、フレキソ印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、バーコータ、スクリーン印刷等の公知の方法を用いることができる。なかでも、ディスペンサ塗布、インクジェット印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷は、液晶量を調整しやすいうえ、塗布領域のエッジ部に液晶が溜まり難いため、余剰の液晶を生じ難く、好都合である。ここで、第１のフレキシブル電極基板１１に塗布しても良いが、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷により液晶を塗布する場合は、構造体１２を形成していない第２のフレキシブル電極基板１１に行う。構造体１２を形成した面で行うと、均一な液晶層が形成され難い、液晶量を制御し難い、構造体１２が損傷する等の問題が生じる可能性がある。ディスペンサ塗布やインクジェット印刷の場合はどちらのフレキシブル基板上に塗布しても良い。
【００４３】
液晶層２２に用いる液晶は、両電極基板１１、２１を貼り合せたときに、第１の隔壁１３で囲まれた内側の空間の体積よりも少し多くなるように量を調整して塗布する。第１の隔壁１３で囲まれた内側の空間の体積よりも量が少ない場合には、両電極基板１１、２１を貼り合わせたときに、表示領域内に液晶が完全に充填されずに空隙が残り、表示欠陥を招来する。また、液晶が多過ぎると液晶を無駄に消費するのみならず、第２の隔壁１４や接着壁１５からはみ出し、基板の外まで拡散することになって周囲の製造装置や基板外側面に付着して、他の部分を汚してしまう。
【００４４】
上記のように構成された第１のフレキシブル電極基板１１とフレキシブル電極基板２１とを、以下のように貼り合せる。貼り合せには、ローラ又はスキージ等を用いるが、本実施形態ではローラを用いる場合を例示する。
【００４５】
図３は、液晶表示素子の製造装置を用いて両基板を貼り合せる様子を模式的に示す概略断面図である。
【００４６】
この製造装置は、吸着板３１と、表面に例えばステンレス（ＳＵＳ）からなるメッシュシート３２ａを有する吸着ボックス３２と、吸着ボックス３２側に設けられたプレス用のローラ３３とを有する。
【００４７】
吸着板３１は、例えば第２のフレキシブル電極基板２１の裏面を吸着固定するものである。吸着ボックス３２は、メッシュシート３２ａ上に例えば第１のフレキシブル電極基板１１の裏面を吸着固定するものである。ローラ３３は、第１のフレキシブル電極基板１１の裏面を押し上げ、第１のフレキシブル電極基板１１の表面を第２のフレキシブル電極基板２１の表面に液晶を挟んで押圧するものである。
【００４８】
本実施形態では、フレキシブル電極基板同士の貼り合せを大気圧中で行う。図１および図２に示した第１のフレキシブル電極基板１１と第２のフレキシブル電極基板２１とを、構造体１２及び第１、第２の隔壁１３、１４と液晶層２２とが接触しないように所定間隔を保持したまま、表面同士を対向させた状態で位置合わせする。
【００４９】
その後、基板端部（コーナー）から中央さらに反対側の端部に向かってローラ３３により両電極基板１１、２１をプレスしてゆく。或いは、基板の一方の辺の余白部のみ接触させて位置を合わせた後、同様にローラ３３により貼り合せるようにしても良い。両電極基板１１、２１の位置を整合させるためには、基板面に位置合わせ用のマークを形成しておき、このマークを用いて位置合せする方法、両基板１１、２１の外形位置を整合させる方法等を用いても良い。
【００５０】
両電極基板１１、２１を一方の基板端から貼り合せする際に、両電極基板１１、２１の間で第１の隔壁１３と第２の隔壁１４との間１６に第２閉空間ができ、その中に液晶の液溜りができる。これを保持しつつローラ３３を他方の基板端までスライドさせてゆくことにより、気泡や微小な異物を第１の隔壁１３の外側へ押し出しながら貼り合せすることができ、欠陥のない液晶表示素子を実現することができる。表示領域内を液晶で完全に充填させるためには、少量の液晶を第１の隔壁１３から溢れさせながら貼り合せてゆくことが必要である。このときに、隔壁１３の外側へ溢れた液晶は、第２閉空間１６内で拡散が終結するように、液晶塗布量及び貼り合せ条件を調整する。
【００５１】
両電極基板１１、２１を貼り合せる際に、少なくとも一方の電極基板を加熱し、液晶を周囲環境よりも高い温度環境として行ってもよい。具体的には、先ず室温よりも高い温度、例えば４０〜１５０℃程度で液晶を加熱し、両電極基板１１、２１を貼り合せた後、室温まで冷却する。この場合、液晶の体積が膨張した状態で両電極基板１１、２１の貼り合せが行われ、貼り合せを完了した後、室温まで冷却することにより、液晶が元の体積に収縮する。これにより、対向する電極基板１１、２１が大気圧により両側から押されて、両電極基板１１、２１を構造体１２及び第１の隔壁１３の厚みの距離まで確実に押し付けることができる。さらに、この方法により、貼り合せの際に外側からローラ３３でプレスする際の圧力を低減できるため、両電極基板１１、２１の歪みを低減することが可能となり、さらには、異物を噛みこんでしまった場合に両電極基板へのダメージを低減することが可能となる。
【００５２】
塗布した液晶層に表示領域内で厚みにムラがあったり、プレスする際の圧力ムラで構造体の厚みよりも多くの液晶が存在すると、構造体１２とフレキシブル電極基板１１、２１とが接触できなくなり、或いは接触が不十分となる。本実施形態では、上記の液晶温度制御により、液晶の収縮で外圧のプレスが行われ、電極基板１１、２１を接着面内で均一に接着させることができる。更には、液晶の粘度が高いと流動性が低く、構造体１２の凹部を充填するために長時間を要し、貼り合せ速度が遅くなる可能性がある。このような場合に、貼り合せ時に上記のように液晶を加熱することによって液晶の粘度を下げることができ、安定に貼り合せることが可能となる。
【００５３】
図４は、作製された液晶表示素子を示す模式図であり、（Ａ）が貼り合わされた両電極基板を透視して示す概略平面図であり、（Ｂ）が概略断面図である。
【００５４】
電極基板１１、２１間で構造体１２の厚みで液晶の厚みが均一に規制されており、表示領域を液晶で満たし液晶が第１の隔壁１３内の第１閉空間に密閉封止されて、液晶層２２が形成されている。余剰の液晶は第１の隔壁１３とその外側を囲む第２の隔壁１４との間の第２閉空間１６内で留まっている。これにより、貼り合せで余剰の液晶が第２の隔壁１４、さらには接着壁１５の外側にまで溢れ出て、他の部分を汚すのを防止できる。
【００５５】
第２閉空間１６内では、余剰の液晶２２ａと気体（空気）が混在した状態で密閉され、気体（空気）はいくつかの気泡１７の形で存在する。以下、気泡を気体（空気）１７と称する場合がある。そのため、表示素子を加熱すると、全体が膨張するが、特に気体（空気）１７は熱膨張率が他の部材より大きい。そのため、気泡１７の部分で、気泡１７を囲む第１のフレキシブル基板１１、第２のフレキシブル基板２１、第１の隔壁１３、第２の隔壁１４および液晶２２ａに大きな力が作用する。この力は、第１のフレキシブル基板１１および第２のフレキシブル基板２１を、第１の隔壁１３および第２の隔壁１４から剥離する方向に作用する。
【００５６】
前述のように、第１の隔壁１３の線幅は第２の隔壁１４の線幅よりも大きくなっており、第２の隔壁１４の方が、第１の隔壁１３より、第１のフレキシブル基板１１および第２のフレキシブル基板２１から剥離しやすい。そのため、表示素子を加熱し、第２閉空間１６内の気体１７が膨張して第２閉空間１６内の圧力が増加した場合、第２の隔壁１４の方が、先に第１のフレキシブル基板１１および第２のフレキシブル基板２１から剥離する。第２の隔壁１４が剥離すると、第２閉空間１６内の気体１７が接着壁１５で囲まれる領域およびその外側に流出するため、第２閉空間１６内の圧力は急激に減少し、それ以上の第２の隔壁１４の剥離が防止される。さらに、第２閉空間１６内の圧力が減少するため、第１の隔壁１３が剥離する恐れはなくなり、第１の隔壁１３で囲まれる表示領域内は正常な状態が維持され、表示欠陥は発生しない。
【００５７】
なお、第２の隔壁１４が剥離すると、気体１７だけでなく、第２閉空間１６内の液晶２２ａも接着壁１５で囲まれる領域およびその外側に流出する。しかし、流出するのは、期待１７を含めて、第２閉空間１６内の圧力を緩和するのに必要な少量であり、接着壁１５で囲まれる領域内に留まるので、外部に流出する液晶の量は非常に少量であり、汚れは問題にならない。
【００５８】
しかも、第２の隔壁１４と第１のフレキシブル基板１１および第２のフレキシブル基板２１との接着力が十分に大きく、表示素子を加熱した場合の第２閉空間１６内の圧力増加に耐えられる場合には、そもそも第２の隔壁１４の剥離自体が発生しない。このように、第２の隔壁１４が第１の隔壁１３より剥離しやすいことは、安全弁として機能する。
【００５９】
以上説明したように、第１実施形態のフレキシブル液晶表示素子は、表示領域内に表示欠陥を生じることなく製造可能であり、液晶による外部の汚染も最小限に抑制できる。
【００６０】
図５は、第２実施形態の液晶表示素子を示す模式図であり、（Ａ）は貼り合わされた両電極基板を透視して示す概略平面図であり、（Ｂ）は隔壁部分の拡大図である。
【００６１】
図５に示すように、第２実施形態の液晶表示素子は、第１の隔壁１３と第２の隔壁１４との間の第２閉空間領域１６に、さらに第３の隔壁１８を設け、第２閉空間領域１６を複数に分割することが、第１実施形態と異なる。第３の隔壁１８を設けるこれにより、第２閉空間領域１６の気体（気泡）が一箇所に集まるのを防止し、特に表示素子の温度が上がって第２閉空間領域１６の気体が一箇所に集中するのを防止する。気体が集まって気泡の体積が増加すると、電極基板が撓み、隔壁１３に対して大きな角度で剥離力が作用し、隔壁と電極基板との接着面の端部に剥離力が集中するために、剥離が生じやすくなる。第３の隔壁１８を設置すれば、電極基板同士が、隔壁１８により短い間隔で接着されるため、電極基板は撓みにくくなり、第１の隔壁と電極基板との接着面の全面に近い面積で接着力を確保できるようになるため、隔壁と電極基板との剥離が生じにくくなる。
【００６２】
図６は、第３実施形態の液晶表示素子を示す模式図であり、（Ａ）は貼り合わされた両電極基板を透視して示す概略平面図であり、（Ｂ）は隔壁部分の拡大図である。
【００６３】
図６の（Ａ）に示すように、第３実施形態の液晶表示素子は、第２実施形態と同様に、第２閉空間領域１６に第３の隔壁１８を設け、第２閉空間領域１６を複数に分割する。ただし、第３実施形態の液晶表示素子では、第３の隔壁１８は、第２実施形態ほど高密度で配置しない。第３実施形態の液晶表示素子は、図６の（Ｂ）のように、さらに第２の隔壁１４の一部１９の線幅を狭くしたことが第２実施形態と異なる。これにより、第２の隔壁１４は、第１の隔壁１３より確実に剥離しやすくなる。なお、第１実施形態および後で説明する実施形態を含めて、第２の隔壁１４が第１の隔壁１３より剥離しやすいのは、部分的であればよい。これは、第２の隔壁１４が部分的にでも剥離すれば、第２閉空間領域１６内の圧力を逃がすことができるからである。そこで、第２実施形態では、線幅の狭い部分１０を、第３の隔壁１８で仕切られた空間ごとに設けることが望ましい。なお、線幅の狭い部分１０を、設けるので、第２の隔壁１４のほかの部分の線幅は、第１の隔壁１３の線幅と同じであってもよい。
【００６４】
図７は、第４実施形態の液晶表示素子を示す模式図であり、（Ａ）は貼り合わされた両電極基板を透視して示す概略平面図であり、（Ｂ）は隔壁部分の拡大図である。
【００６５】
図７の（Ａ）に示すように、第４実施形態の液晶表示素子は、第２実施形態と同様に、第２閉空間領域１６に第３の隔壁１８を設け、第２閉空間領域１６を複数に分割する。ただし、第４実施形態の液晶表示素子では、第３の隔壁１８は、第２実施形態ほど高密度で配置しない。第４実施形態の液晶表示素子は、図７の（Ｂ）のように、さらに第２の隔壁１４を凹凸形状とし、線幅を周期的に変化させたことが第２実施形態と異なる。これにより、第２の隔壁１４は、第１の隔壁１３より確実に剥離しやすくなる。
【００６６】
図８は、第５実施形態の液晶表示素子を示す模式図であり、（Ａ）は貼り合わされた両電極基板を透視して示す概略平面図であり、（Ｂ）は隔壁部分の拡大図である。
【００６７】
図８の（Ａ）に示すように、第５実施形態の液晶表示素子は、第２実施形態と同様に、第２閉空間領域１６に第３の隔壁１８を設け、第２閉空間領域１６を複数に分割する。ただし、第５実施形態の液晶表示素子では、第３の隔壁１８は、第２実施形態ほど高密度で配置しない。第５実施形態の液晶表示素子は、図８の（Ｂ）のように、さらに第２の隔壁１４を波型とし、線幅を周期的に変化させたことが第２実施形態と異なる。これにより、第２の隔壁１４は、第１の隔壁１３より確実に剥離しやすくなる。
【００６８】
以下、本実施形態による液晶表示素子及びその製造方法の具体的な実施例について説明する。
【００６９】
（実施例１）
厚み０．１２５ｍｍのポリカーボネート製の第１のフレキシブル電極基板の表面には、縦方向にストライプ状の電極が形成されており、その上にポリイミド配向膜が形成されている。更にポリイミド配向膜上に、ネガ型フォトレジストを塗布した後、プリベーク、露光、現像、ベークのフォトリソグラフィにより中央の表示領域には格子形状の構造体を、その周囲には連続した幅０．３ｍｍの直線状に囲った形状の第１の隔壁およびその外周に幅０．１ｍｍの直線状に囲った第２の隔壁を作製した。構造体及び第１の隔壁の厚みを表面段差計により測定したところ、４．７５μｍであった。また、第１の隔壁の線幅を０．５μｍとした。
【００７０】
更に、第１のフレキシブル電極基板上で、第２の隔壁の外側を囲むように、紫外線硬化性樹脂（商品名TB-3170F：スリーボンド社製）をディスペンサにより、複数の間隙を有する破線状に接着壁を描画した。破線の線状部分の長さは７ｍｍであり、線状部分間の間隙の長さは３ｍｍとした。
【００７１】
一方、厚み０．１２５ｍｍのポリカーボネート製の第２のフレキシブル電極基板の表面には、横方向にストライプ状の電極が形成されており、その上にポリイミド配向膜が形成されている。更にポリイミド配向膜上の表示領域に相当する部位に、例えばグラビア印刷により長方形にコレステリック液晶を塗布した。液晶の粘度は６０ｍＰａ・ｓであり、このときの液晶の総量は貼り合せ後の内容積の１．２倍であった。
【００７２】
第１のフレキシブル電極基板と第２のフレキシブル電極基板とを、図３の製造装置を用いて貼り合せた。貼り合わされた両電極基板を、中央部位の構造体及び第１の隔壁とその内側の領域を遮光して紫外線（ＵＶ）照射を行い、第２の隔壁を硬化させた。液晶は、第１の隔壁の内側に充填され、第２の隔壁の内側の空間にも少量が存在する。最後に１１０℃で１０分間の加熱を行い、液晶を等方化させた後、室温まで冷却して液晶表示素子を完成させた。この時、空気の膨張により第２の隔壁の一部が剥れて、空気が第２の隔壁の外に出たが、第１の隔壁の内側の液晶には影響はなかった。さらに、この液晶表示素子を７０℃環境下に１０００ｈ放置したところ、第１の隔壁の内側は変化がなく、電圧を印加して駆動させた場合でも、加熱前からの変化も見られなかった。
【００７３】
（比較例１）
実施例１において、第２の隔壁の幅を第１の隔壁と同じく０．３ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を作製した。この場合、１１０℃で１０分間の加熱を行い、液晶を等方化させる工程において、第１の隔壁の一部が剥れて、表示領域内に空気の進入が生じ、表示欠陥となった。
【００７４】
（実施例２）
実施例１において、第１の隔壁の外周部で第１の隔壁と第２の隔壁の中間に１本およびそれに直交し、その両端が第１の隔壁と第２の隔壁を接触する形状の第３の隔壁を０．３ｍｍ刻みで配置したした以外は、実施例１と同様にして液晶表示素子を作製した。ここで、第３の隔壁の幅は０．１ｍｍとした。この表示素子を１１０℃で１０分間の加熱を行った際でも、隔壁の剥離は全く生じることはなく、さらに、７０℃環境下に１０００ｈ放置したところ、第１の隔壁の内側は変化がなく、電圧を印加して駆動させた場合でも、加熱前からの変化も見られなかった。
【００７５】
（比較例２）
実施例２において、第１のフレキシブル電極基板の吸着板を加熱せずに室温環境下で両電極基板の貼り合せを行ったところ、表示領域内に液晶の無い空隙が見られた。これは、貼り合せ時に液晶のドット同士が合一化する前に第１の隔壁の内側に液晶が封止され、液晶内に空気が閉じ込められて逃げられなくなったためと考えられる。
【００７６】
以上実施形態を説明したが、各部の形状等については、さらに別の変形例が可能である。例えば、構造体１２、第１の隔壁１３および第２の隔壁１４の形状は、説明した以外にも各種の形状が考えられ、特に第２の隔壁１４の一部分の線幅が狭い形状についてはいろいろな変形例が可能であることは、当業者には容易に理解できることである。
【００７７】
また、貼り合せ時に、表示素子の一方の辺から他方の辺に向かって順に押し当てる場合、余剰の液晶はほとんど他方の辺に溢れ出る。そこで、貼り合せを開始する側には第２閉空間を形成せず、他方の辺のみまたは他方の辺とその間の２辺にのみ第２閉空間を形成するようにしてもよい。
【００７８】
さらに、実施形態では、第１の隔壁１３および第２の隔壁１４は同じ材料で形成したが、例えば第２の隔壁１４の接着力が、第１の隔壁１３の接着力より小さくなるような材料を選択して、第２の隔壁１４の接着力を小さくすることも可能である。
【００７９】
さらに、上記の実施形態では、表示材料として液晶を使用した例を説明したが、前述のように、表示材料は液晶に限定されず、エレクトロクロミック材料などの液体の表示材料挟持するフレキシブル表示装置であれば、開示の技術が適用可能である。
【００８０】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。
【符号の説明】
【００８１】
１１    フレキシブル電極基板
１２    樹脂構造体
１３    第１の隔壁
１４    第２の隔壁
１５    接着壁
１６    第２閉空間
１７    第２閉空間内の気泡（気体）
１８    第３の隔壁
２１    フレキシブル電極基板
２２    液晶層
３１    吸着板
３２    吸着ボックス
３２ａ    メッシュシート
３３    ローラ
【図１】
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【図２】
2013117665.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013117665.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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